[发明专利]一种成品颜色可控的高活性偏高岭土制备系统及制备方法

说明书

本发明公开了一种成品颜色可控的高活性偏高岭土制备系统及制备方法，包括悬浮预热系统、煅烧炉系统、第一冷却系统和第二冷却系统，煅烧炉系统包括预热炉和改性炉，预热炉顶部出口与改性炉底部入口连接，改性炉内为还原区；在悬浮预热系统的最下一级旋风预热器出气口与倒数第二级旋风预热器进口之间设置有氧化炉系统，氧化炉内为氧化区；最下一级旋风预热器出料口与第一冷却系统物料入口连接，第一冷却系统的冷却介质氧气浓度在4％以下，第一冷却系统用于将物料冷却至200‑350℃，第一冷却系统物料出口与第二冷却系统物料入口连接。本发明可生产出满足颜色控制要求的偏高岭土，解决了制备系统能耗高、处理能力小、产品质量较难控制等问题。

技术领域

本发明涉及偏高岭土技术领域，特别是涉及一种成品颜色可控的高活性偏高岭土制备系统及制备方法。

背景技术

混合材料是水泥和混凝土的常用原料，主要以传统的磨细矿渣、粉煤灰等工业固废为主，受到这些工业废料自身品质、近距离不可获得性的双重限制，或替代熟料量不高，或大掺量后显著降低水泥强度。

高岭土(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O，AS₂H₂)是天然粘土或粘土质尾矿中的常见矿物，其在适当的温度下(600～900℃)经脱水可生成偏高岭土(metakaolin，简称MK)。高岭土属于层状硅酸盐结构，层与层之间由范德华键结合，OH-羟基在其中结合得较牢固。高岭土在空气中受热时，会发生几次结构变化，加热到大约600℃时，高岭土的层状结构因羟基脱去而破坏，形成非晶态的过渡相——偏高岭土。由于偏高岭土的分子排列是不规则的，呈现热力学介稳状态，在碱激发下具有胶凝性。偏高岭土是一种高活性的人工火山灰材料，可与氢氧化钙(Ca(OH)₂，CH)和水发生火山灰反应，生成与水泥类似的水化产物。

利用这一特点，以含有高岭石及结构相近的铝硅质矿物的粘土经煅烧制备混合材料，再与石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰石复合，制备煅烧粘土基复合水泥，成为近年来国际水泥与混凝土行业的研究热点。该类型水泥因采用具有较高活性的煅烧粘土替代熟料，可将水泥的熟料用量由75％降至45％～50％，而保持28天抗压强度不降低，抗折强度可提高20％以上，实现低熟料系数、低碳排放和高强度的技术目标。同时研究表明，基于水化反应产物的不同，该类型水泥较硅酸盐水泥和掺有粉煤灰或磨细矿粉的普通硅酸盐水泥相比，硬化水泥石孔隙率更低、密实度高，因此具有优异的抗硫酸盐侵蚀和氯离子渗透性能，特别适合在海工、盐碱等严苛环境使用。

由于煅烧粘土的制备成本低于熟料的制备成本，煅烧粘土制备过程中的CO₂排放量也低于熟料制备过程中的CO₂排放量，加上粘土原材料来源非常广泛，在混凝土和水泥工业积极推进碳减排的背景下，在混凝土和水泥工业中使用煅烧粘土大掺量代替熟料显得格外有吸引力。